JPS6323386B2

JPS6323386B2 -

Info

Publication number: JPS6323386B2
Application number: JP55090752A
Authority: JP
Inventors: Toyoaki Nakagawa; Hidetoshi Kanegae; Shigefumi Yasuhara; Masao Nakajima
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-07-04
Filing date: 1980-07-04
Publication date: 1988-05-16
Also published as: JPS5718459A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はデイーゼルエンジンのグロープラグへ
の通電を制御する装置に関し、特に自立運転後の
いわゆるアフターグローの制御に関するものであ
る。

デイーゼルエンジンにおいては、燃焼室内を加
熱するグロープラグが設けられており、グロープ
ラグに通電して加熱することによつて始動性を向
上させるようになつている。

また寒冷時においては、自立運転を開始した後
もエンジンストールのおそれがあるため、始動後
もしばらくの間はグロープラグに通電する（いわ
ゆるアフターグロー）ように構成されたものであ
る。

上記のアフターグローを行なうと、始動直後の
エンジン安定性が向上し、かつ騒音や排煙量（ブ
ルースモーク）が減少することが実験的に確認さ
れている。

ところで、アフターグローの最適な継続時間は
エンジン温度や回転速度に応じて大巾に変化する
が、従来のアフターグロー制御回路では、アフタ
ーグローの継続時間が一定値に固定されていたの
で、アフターグローの継続中にエンジンが高速、
高負荷運転になるとグロープラグが溶損するおそ
れがある。

また、万一、アフターグロー制御回路が故障し
てグロープラグに通電されたままになると、エン
ジンの高速、高負荷時にグロープラグが溶損し、
シリンダやピストン等をも破損するおそれがあ
る。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであ
り、グロープラグ溶損のおそれを解消したグロー
プラグ制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明においては、
エンジンの運転状態が、回転速度と負荷量とのう
ちの少なくとも一方に応じて予め定められている
グローカツト領域に入つた場合には、他の条件に
拘らずグロープラグへの通電を停止させるように
構成している。

以下図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明を適用するデイーゼルエンジン
の制御装置の一例図である。

第１図において、１はエアクリーナ、２は吸気
管、３は主燃焼室、４は渦流室、５はグロープラ
グ、６は噴射ノズル、７は噴射ポンプ（詳細後
述）、８は排気管、９は吸気量を調節する絞り弁、
１０は絞り弁開度を制御するダイヤフラム弁、１
１は排気管８から吸気管２へ還流するEGR量
（排気還流量）を制御するEGR弁、１２及び１３
は電磁弁である。また１４は負圧源となるバキユ
ームポンプであり、例えばブレーキサーボ用のも
のと共用することが出来る。また１５はバキユー
ムポンプ１４から与えられる負圧から一定負圧を
つくる定圧弁、１６はバツテリ、１７はグロープ
ラグ５への通電を制御するグローリレー、１８は
噴射ポンプ７の燃料噴射量を制御するサーボ回
路、１９はグロープラグ５への通電状態を表示す
るグローランプである。また２０はアクセルペダ
ル位置（踏角）に対応したアクセル位置信号IS₁
を出力するアクセル位置センサ、２１はクランク
角の基準角度（例えば120゜）ごとに基準パルス
IS₂を、単位角度（例えば1゜）ごとに単位パルス
IS₃を出力するクランク角センサ、２２は変速機
がニユートラル（中立）位置にあることを検知し
てニユートラル信号IS₄を出力するニユートラル
スイツチ、２３は車速に対応した車速信号IS₅（変
速機の出力軸の回転速度から検出）を出力する車
速センサ、２４はエンジンの冷却水温に対応した
温度信号IS₆を出力する温度センサ、２５は噴射
ノズル６が燃料噴射を開始するごとに噴射開始信
号IS₇を出力するリフトセンサであり、例えば燃
料圧力によつて作動するスイツチ又は圧電素子で
ある。また２６は大気の温度と圧力とに対応した
大気密度信号IS₈を出力する大気密度センサであ
る。その他、噴射ポンプ７の燃料噴射量を制御す
るスリーブの位置に対応したスリーブ位置信号
IS₉（詳細後述）やバツテリ電圧信号IS₁₀等の信号
が用いられる。

また２７は演算装置であり、例えば中央処理装
置（CPU）２８、読み出し専用メモリ（ROM）
２９、読み出し書き込み可能メモリ（RAM）３
０、入出力インタフエース３１等からなるマイク
ロコンピユータで構成されている。

演算装置２７は、上記の各種センサから与えら
れる各信号IS₁〜IS₁₀及び図示しないスタータス
イツチ（スタータモータ作動時にオン）から与え
られるスタータ信号IS₁₁やグロースイツチから与
えられるグロー信号IS₁₂等の信号を入力しデイー
ゼルエンジンを最適制御するための各種の制御信
号OS₁〜OS₇を出力する。

まず絞り弁開度制御信号OS₁とEGR制御信号
OS₂とはパルス信号であり、これらのパルス信号
のデユーテイを変えて電磁弁１２，１３をデユー
テイ制御することにより、絞り弁９の開度と
EGR弁１１の開度とを制御する。

また燃料遮断制御信号OS₃は、噴射ポンプ７内
の燃料遮断弁７１（エンジン停止用）の開閉を制
御する。

また燃料噴射量制御信号OS₄と前記のスリーブ
位置信号IS₉とがサーボ回路１８に与えられ、両
信号を一致させるようにサーボ回路１８がサーボ
信号S₁を出力し、このサーボ信号S₁によつてスリ
ーブ位置を制御することにより、燃料噴射量が制
御される。

また噴射時期制御信号OS₅によつて噴射ポンプ
７内の噴射時期制御機構を制御することにより燃
料噴射時期を制御する。なお噴射時期はリフトセ
ンサ２５からの噴射開始信号IS₇を用いてフイー
ドバツク制御する。

またグロー制御信号OS₆によつてグローリレー
１７を制御することにより、グロープラグ５への
通電を制御する。

またグローランプ制御信号OS₇によつてグロー
ランプ１９の点滅を制御することによつてグロー
プラグ５の通電状態を表示する。例えば通電中は
グローランプ１９を点灯させ、通電していない場
合は消灯させる。

次に、第２図は噴射ポンプ７の一例の断面図で
ある。

第２図において、まず燃料は、ポンプ本体の入
口３２から機関出力軸に連結したドライブシヤフ
ト３３により駆動されるフイードポンプ３４によ
つて吸引される。

フイードポンプ３４からの吐出燃料は、圧力調
整弁３５により供給圧を制御されて、ポンプハウ
ジングの内部のポンプ室３６へと供給される。

ポンプ室３６の燃料は、作動部分の潤滑を行な
うと同時に吸入ポート３７を通つて高圧プランジ
ヤポンプ３８に送られる。

このポンプ３８のプランジヤ３９は、ドライブ
シヤフト３３に連結したエキセントリツクデイス
ク４０に固定されており、継手４１を介して、前
記ドライブシヤフト３３により機関回転に同期し
て駆動される。

また、エキセントリツクデイスク４０は、機関
シリンダ数と同数のフエイスカム４２をもち、回
転しながらローラリング４３に配設されたローラ
４４をこのフエイスカム４２が乗り越えるたび
に、所定のカムリフトだけ往復運動する。

従つて、プランジヤ３９は回転しながら往復運
動をし、この往復運動によつて吸入ポート３７か
ら吸引された燃料が分配ポート４５よりデリバリ
バルブ４６を通つて前記第１図の噴射ノズル６へ
と圧送される。

その際、燃料の噴射時期は、ローラリング４３
によつてフエイスカム４２とローラ４４との相対
位置を変化させることによつて自由に調節され
る。

ローラリング４３は、ドライビングピン４７を
介してプランジヤ４８と連結している。

なお第２図においては、説明の便宜上からプラ
ンジヤ４８の軸線を90゜回転させ、また、フイー
ドポンプ３４の軸線も90゜回転させたものが同時
に図示してある。

プランジヤ４８を収めたシリンダ４９は、ケー
シング５０の内部に摺動自在に収装されており、
シリンダ４９の右端に油室５１、同じく左端に油
室５２を区画形成する。なおシリンダ４９が右方
に移動したとき油室５１と端面高圧室５５とを連
絡するための通路４９ａと５０ａとが設けられて
いる。

油室５１は、燃料通路５３によつて他方の油室
５２及びフイードポンプ３４の吸込側と連通して
おり、かつ油室５１と燃料通路５３との接続部に
は電磁弁５４が設けられている。

またシリンダ４９のなかで摺動するプランジヤ
４８の端面高圧室５５には、通路５６を介してポ
ンプ室３６の燃料圧力が導かれ、また反対側の低
圧室５７はフイードポンプ３４の吸込側に連通し
て負圧に近い状態になるが、スプリング５８の弾
性力でプランジヤ４８を押し戻している。

ポンプ室３６の燃料圧力は、フイードポンプ３
４の回転速度に比例して上昇するので、図のよう
に通路４９ａが閉じられているときには、プラン
ジヤ４８はエンジン回転速度の上昇に伴つて図面
左方へと押され、これによつてエキセントリツク
デイスク４０の回転方向と逆方向へローラリング
４３を回動させるので、噴射時期は回転速度に対
応して早くなる。

またエキセントリツクデイスク４０の回転力を
うけてシリンダ４９が図面の右側一杯に移動（こ
のとき電磁弁５４は開）すると、通路４９ａと５
０ａとを介して油室５１と端面高圧室５５とが連
通するので、電磁弁５４を開閉させてやることに
よつて端面高圧室５５の圧力を制御することが出
来る。したがつて、噴射時期制御信号OS₅によつ
て電磁弁５４の開閉をデユーテイ制御すれば、噴
射時期を電気的に制御することが出来る。

一方、燃料の噴射量は、プランジヤ３９に形成
したスピルポート５９を被覆するスリーブ６０の
位置により決められるのである。例えば、スピル
ポート５９の開口部がプランジヤ３９の右行によ
り、スリーブ６０の右端部を越えると、それまで
プランジヤポンプ室６１内から分配ポート４５へ
と圧送されていた燃料が、スピルポート５９を通
つてポンプ室３６へと解放されるので圧送を終了
する。

すなわち、スリーブ６０をプランジヤ３９に対
して右方向に相対的に変位させると、燃料噴射終
了時期が遅くなつて燃料噴射量が増加し、逆に左
方向に変位させると燃料噴射終了時期が早まつて
燃料噴射量が減少するのである。

上記のスリーブ６０の位置制御は、サーボモー
タ６２によつて行なう。すなわち、サーボモータ
６２の軸６３には、ねじが形成されており、中心
にねじ孔を有する滑動子６４が螺合されている。

この滑動子６４には、ピン６６を支点として回
動自在にリンクレバー６５が結合している。

リンクレバー６５は、支点６７を中心として回
動自在に取り付けられ、かつリンクレバー６５の
先端部のピボツトピン７２を介してスリーブ６０
を停止している。

したがつてサーボモータ６２が正逆回転する
と、滑動子６４は左右に移動し、そのためリンク
レバー６５が支点６７を中心として回動し、スリ
ーブ６０を左右に移動させることになる。

サーボモータ６２の制御は、燃料噴射量制御信
号OS₄に応じてサーボ回路１８が出力するサーボ
信号S₁によつて行なわれる。

したがつてアクセルペダルと燃料噴射量との間
には直接の対応関係はなくなる。すなわち、アク
セルペダルは、「加速したい」又は「減速したい」
等の運転者の意志を演算装置２７に伝えるだけの
手段となり、演算装置２７が、その時の運転状態
に応じて最適の燃料噴射量を算出し、燃料噴射量
制御信号OS₄によつて最適制御を行なうものであ
る。

またサーボモータ６２の近傍に設けられたポテ
ンシヨメータ６８の軸は、歯車６９及び７０によ
つてサーボモータ６２の軸６３と結合されている
ので、ポテンシヨメータ６８の信号はスリーブ６
０の位置を示すことになる。この信号が前記のス
リーブ位置信号IS₉となる。

一方、電磁型の燃料遮断弁７１は、前記の燃料
遮断制御信号OS₃によつて開閉制御され、遮断時
には吸入ポート３７を閉鎖して燃料を遮断するこ
とにより、エンジンを停止させるようになつてい
る。

本発明は第１図のグロープラグ５への通電を制
御する装置に関するものであり、以下詳細に説明
する。

第３図は本発明の機能を示すブロツク図であ
る。

第３図において、回転速度検出手段１１１は、
エンジンの回転速度に対応した信号を出力する。
この回転速度検出手段１１１としては、例えば、
前記第１図のクランク角センサ２１と周波数・電
圧変換器とを用い、単位パルスIS₃の周波数に対
応した電圧の信号すなわちエンジン回転速度に対
応した信号を出力する。なお回転速度に対応した
信号としては、エンジンの潤滑油圧又は噴射ポン
プ７の油圧を電圧に変換して用いてもよい。

次に、負荷量検出手段１１２は、エンジンの負
荷量に対応した信号を出力する。この負荷量検出
手段１１２としては、例えば前記第２図のポテン
シヨメータ６８を用いることが出来る。このポテ
ンシヨメータ６８から得られるスリーブ位置信号
IS₉は、噴射ポンプ７の燃料噴射量に対応した値、
すなわち負荷量に対応した値を有する。なお、負
荷量を表す信号としては、スリーブ位置信号IS₉
の他にも、例えばエンジンの出力トルクに対応し
た信号等を用いてもよい。

一方、信号S₅は、アフターグローを制御する図
示しないグロー制御回路から与えられる信号であ
り、例えば、高レベルのときグロープラグへの通
電を指令する信号である。

上記のグロー制御回路としては、従来技術の説
明で既に記載したごとく、自立運転開始後一定時
間のあいだ信号S₅を出力するものでもよいし、あ
るいは回転速度と冷却水温とに応じて最適なアフ
ターグロー時間を演算する回路でもよい。

次に、記憶手段１１３は、回転速度と負荷量と
の組合せに対応したグローカツト領域（グロープ
ラグに通電したまま、その状態で連続運転すると
グロープラグが溶損するおそれのある領域、例え
ば後記第５図に示すごときもの、詳細後述）を記
憶している。なお、この記憶手段１１３は、例え
ば、前記第１図のROM２９である。

次に、制御手段１１４は、上記の回転速度に対
応した信号、負荷量に対応した信号及び信号S₅を
入力し、回転速度と負荷量との組合せで示される
エンジンの運転状態が記憶手段１１３から得られ
るグローカツト領域内にあるか否かを判定し、そ
の結果に応じて前記第１図のグローリレー１７を
制御するグロー制御信号OS₆を出力する。

すなわち、制御手段１１４は、信号S₅が通電を
指示する値（例えば高レベル）であり、かつ、回
転速度と負荷量との組合せで示される運転状態が
グローカツト領域外の場合には、グロー制御信号
OS₆を、グローリレー１７をオンにしてグロープ
ラグ５に通電する値とし、また、信号S₅が通電を
指示しない値（例えば低レベル）の場合か、或い
は、回転速度と負荷量との組合せで示される運転
状態がグローカツト領域内に入つた場合にはグロ
ーリレー１７をオフにしてグロープラグ５への通
電を停止する値にする。

上記の制御手段１１４は、例えば、マイクロコ
ンピユータで構成することが出来る。

第４図は、上記の制御をマイクロコンピユータ
で行なわせる場合の演算の一実施例を示すフロー
チヤートである。

第４図において、P₁は通常のプリグロー及び
アフターグローの制御プログラムであり、例えば
エンジンが自立運転を始めたのち一定時間のあい
だアフターグローを行なわせるものである。

次にP₂で回転速度（例えば単位パルスIS₃）を
読み込み、続いてR₃で燃料噴射量（例えばスリ
ーブ位置信号IS₉）を読み込む。

次にP₇において、予め定められてROM等に回
転速度と負荷量との両方に応じて記憶させてある
グローカツト領域のマツプと、その時の回転速度
及び燃料噴射量（負荷量）とを比較し、P₈でそ
の時の値がグローカツト領域内にあるか否かを判
別し、NOの場合はP₁へ戻り、YESの場合はP₆へ
行つてグロープラグへの通電を停止する。

第５図は、上記のグローカツト領域のマツプの
一実施例図であり、斜線部分Ａがグローカツト領
域を示す。また破線L₁は無負荷ラインである。

なおグローカツト領域は、グロープラグに通電
したまま、その領域で長時間運転を継続するとグ
ロープラグが溶損するおそれのある領域である。
例えば、図示のごとく、燃料噴射量の大きい範囲
では発熱量が大きいので、より低い回転速度でグ
ローカツト領域に入るようになつている。

第４図のフローチヤートによれば、単に回転速
度が燃料噴射量かが所定値を越えた場合に通電を
遮断するものよりも、より精密な制御を行なうこ
とが出来る。

以上説明したごとく本発明によれば、エンジン
の運転状態が、回転速度と負荷量との組合せに応
じて予め定められているグローカツト領域に入つ
た場合には、他の条件に拘らずグロープラグへの
通電を遮断するように構成しているので、アフタ
ーグロー継続中に高速、高負荷運転に入つた場合
やグロー制御回路が故障した場合でもグロープラ
グの溶損を生じるおそれがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用するデイーゼルエンジン
の制御装置の一例図、第２図は噴射ポンプの一例
図、第３図は本発明の機能を示すブロツク図、第
４図は本発明の演算の一実施例を示すフローチヤ
ート、第５図は本発明におけるグローカツト領域
の一実施例図である。符号の説明、１…エアクリーナ、２…吸気管、
３…主燃焼室、４…渦流室、５…グロープラグ、
６…噴射ノズル、７…噴射ポンプ、８…排気管、
９…絞り弁、１０…ダイヤフラム弁、１１…
EGR弁、１２，１３…電磁弁、１４…バキユー
ムポンプ、１５…定圧弁、１６…バツテリ、１７
…グローリレー、１８…サーボ回路、１９…グロ
ーランプ、２０…アクセル位置センサ、２１…ク
ランク角センサ、２２…ニユートラルスイツチ、
２３…車速センサ、２４…温度センサ、２５…リ
フトセンサ、２６…大気密度センサ、２７…演算
装置、２８…CPU、２９…ROM、３０…RAM、
３１…入出力インタフエース、３２…入口、３３
…ドライブシヤフト、３４…フイードポンプ、３
５…圧力調整弁、３６…ポンプ室、３７…吸入ポ
ート、３８…高圧プランジヤポンプ、３９…プラ
ンジヤ、４０…エキセントリツクデイスク、４１
…継手、４２…フエイスカム、４３…ローラリン
グ、４４…ローラ、４５…分配ポート、４６…デ
リバリバルブ、４７…ドライビングピン、４８…
プランジヤ、４９…シリンダ、４９ａ…通路、５
０…ケーシング、５０ａ…通路、５１，５２…油
室、５３…燃料通路、５４…電磁弁、５５…端面
高圧室、５６…通路、５７…低圧室、５８…スプ
リング、５９…スピルポート、６０…スリーブ、
６１…プランジヤポンプ室、６２…サーボモー
タ、６３…軸、６４…滑動子、６５…リンクレバ
ー、６６…ピン、６７…支点、６８…ポテンシヨ
メータ、６９，７０…歯車、７１…燃料遮断弁、
１０１…周波数・電圧変換器、１０２，１０３…
比較器、１０４…アンド回路、１０５…バツフア
回路、IS₁…アクセル位置信号、IS₂…基準パル
ス、IS₃…単位パルス、IS₄…ニユートラル信号、
IS₅…車速信号、IS₆…温度信号、IS₇…噴射開始
信号、IS₈…大気圧信号、IS₉…スリーブ位置信
号、IS₁₀…バツテリ電圧信号、IS₁₁…スタータ信
号、IS₁₂…グロー信号、OS₁…絞り弁開度制御信
号、OS₂…EGR制御信号、OS₃…燃料遮断制御信
号、OS₄…燃料噴射量制御信号、OS₅…噴射時期
制御信号、OS₆…グロー制御信号、OS₇…グロー
ランプ制御信号、S₁…サーボ信号。

Claims

【特許請求の範囲】１エンジンが自立運転に入つたのちもグロープ
ラグへ通電する機能を備えたデイーゼルエンジン
のグロープラグ制御装置において、エンジンの回
転速度を検出する回転速度検出手段と、エンジン
の負荷量を検出する負荷量検出手段と、回転速度
と負荷量との組合せに応じて予め定められたグロ
ーカツト領域を記憶している記憶手段と、上記回
転速度検出手段で検出した値と負荷量検出手段で
検出した値との組合せで示される運転状態が上記
グローカツト領域に入つた場合にグロープラグへ
の通電を停止する制御手段とを備えたデイーゼル
エンジンのグロープラグ制御装置。２上記の負荷量検出手段は、噴射ポンプの燃料
噴射量を制御するスリーブの位置に対応した信号
を出力するものであることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のデイーゼルエンジンのグロー
プラグ制御装置。